[發明專利]運輸類飛機貨物空投時貨艙地板載荷的確定方法

有效

• 申請號: 201310564115.9
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103577649A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 荊志偉;侯宗團
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

技術領域

本發明屬于飛機飛行載荷設計技術領域，涉及對運輸類飛機貨物空投時貨艙地板載荷的確定方法的改進。

背景技術

空投是運輸類飛機的重要工作模式之一。空投時一般需要確定飛機貨艙地板、貨橋、連接件、機翼等部件的設計載荷。當前的運輸類飛機貨物空投時將飛機視為剛體，僅考慮氣動力的靜氣動彈性修正，依托剛體飛行動力學方程進行求解，具體技術見文獻：“運輸機空投的飛行動力學建模及仿真”,楊妙升、屈香菊,《飛行力學》,2010，28卷(第3期),P.9-12。

目前的運輸類飛機貨物空投時貨艙地板載荷的確定方法的缺點是：第一、所確定的貨艙地板載荷誤差大。由于運輸類飛機具有結構柔性大、頻率低的特點，貨物空投、尤其是重裝貨物空投過程的激勵載荷具有較寬的頻帶，會激勵起飛機較多彈性模態的振動，而這種動響應可能會被氣動彈性效應變得更大，進而引起飛機結構載荷的增大，這些對飛機的結構安全性和飛行安全性會引起不利的影響。第二、在彈性飛機貨物空投動響應建模過程中，未考慮貨物艙內移動過程、并未在空投過程中疊加離散陣風激勵載荷，這些工作的不足既很難滿足飛機設計規范的要求，也會造成飛機貨物空投時貨艙地板設計載荷偏小，進而對飛機的結構安全性和飛行安全性引起不利的影響。

發明內容

本發明的目的是：提供一種改進的運輸類飛機貨物空投時貨艙地板載荷的確定方法，以便提高貨艙地板載荷的確定精度，保證貨艙地板的結構安全性和飛機的飛行安全性。

本發明的技術方案是：運輸類飛機貨物空投時貨艙地板載荷的確定方法，其特征在于，確定貨艙地板載荷的步驟如下：

1、飛機空投貨物參數初始化：依據國軍標GJB67.2A-2008中的空投陣風準則進行飛機空投貨物參數初始化，需要初始化的空投貨物參數為：輸入飛機的有限元模型FEM、飛機的質量m_a、飛機飛行高度H、飛機飛行速度V、平均氣動弦長c、貨物的質量m_b、貨物在飛機貨艙內的初始裝載位置x₀、貨物的轉動慣量I_by、貨物在貨艙內運動的加速度a_b、模態數目k、離散陣風強度u_w、離散陣風尺度L_w；

2、飛機有限元模態分析:以上述飛機的有限元模型FEM、模態數目k為控制參數，采用Nastran軟件對飛機的有限元模型FEM進行模態分析，得到飛機的模態矩陣Φ、每階模態的振動圓頻率、廣義質量矩陣M_qq和廣義剛度矩陣K_qq，模態矩陣Φ包含飛機的剛體運動模態和彈性振動模態；

3、飛機非定常氣動力系數矩陣計算：以上述模態矩陣Φ、飛機飛行高度H、飛機飛行速度V、平均氣動弦長c、離散陣風強度u_w和離散陣風尺度L_w為輸入變量進行時域非定常氣動力系數矩陣計算，采用亞音速偶極子格網法進行計算得到結構振動引起的非定常氣動力系數矩陣Q_a，采用陣風混合建模方法進行計算得到陣風引起的激勵力系數矩陣Q_w；

4、飛機空投貨物動響應計算：

4.1、重構彈性飛機貨物空投動響應微分矩陣方程:在步驟1的12個參數、步驟2的模態矩陣Φ、每階模態的振動圓頻率、廣義質量矩陣M_qq和廣義剛度矩陣K_qq和步驟3的結構振動引起的非定常氣動力系數矩陣Q_a及陣風引起的激勵力系數矩陣Q_w的基礎上，重構彈性飛機貨物空投動響應微分矩陣方程：